Обеспечение заданной шероховатости при высокоскоростном фрезеровании деталей из алюминиевых сплавов с учетом дисбаланса инструментальных наладок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Николаев Андрей Юрьевич

• Николаев Андрей Юрьевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Николаев Андрей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ

1 Литературный обзор, постановка цели и задач исследования

1.1 Высокопроизводительное фрезерование авиационных деталей из алюминиевых сплавов

1.2 Особенности высокопроизводительной обработки (НРС)

1.3 Особенности высокоскоростной обработки (ШС)

1.4 Конструктивные особенности деталей, изготавливаемых из алюминиевых сплавов

1.5 Анализ процесса балансировки инструмента

1.5.1 Общие сведения

1.5.2 Понятие дисбаланса

1.5.3 Неразрушающие методы балансировки инструментальных наладок

1.5.4 Разрушающие методы балансировки инструментальных наладок

1.5.5 Анализ требований инструментальных наладок

1.5.6 Сравнение действующих стандартов на балансировку

1.6 Выходные показатели фрезерования

1.6.1 Качество поверхности

1.6.2 Вибрации

1.7 Основные выводы, постановка цели и задач исследования

2 Математическое моделирование процесса концевого фрезерования

2.1 Стратегии обеспечения стабильного процесса обработки

2.2 Описание математической модели

2.3 Алгоритм формирования обработанной поверхности

2.4 Выводы по второй главе

3 Экспериментальная оценка влияния остаточного дисбаланса инструментальной наладки на качество обработанной поверхности детали

3.1 Измерение остаточного дисбаланса инструментальной наладки на базе корпусной фрезы Я790-032С582-16Ы

3.2 Измерение остаточного дисбаланса инструментальной наладки с концевой твердосплавной фрезой AZ-3D16R6L65

3.3 Результаты сборки и балансировки инструментальных наладок

3.4 Определение режимов резания

3.4.1 Проведение модального анализа для исследуемых инструментальных наладок

3.5 Результаты испытаний корпусной фрезы R790-032C5S2-16M

3.5.1 Обобщение результатов, построение зависимостей

3.6 Результаты испытаний фрезы AZ-3D16R6L65, припуск 0,3 мм

3.6.1 Обобщение результатов, построение зависимостей

3.7 Результаты испытаний фрезы AZ-3D16R6L65, припуск 0,5 мм

3.7.1 Обобщение результатов, построение зависимостей

3.8 Выводы по третьей главе

4 Теоретико-вероятностный подход для вывода эмпирической зависимости шероховатости обработанной поверхности от величины остаточного дисбаланса инструментальной наладки

4.1 Вывод эмпирической зависимости

4.2 Анализ корректности работы математической модели

4.3 Множественный регрессионный анализ и построение поверхностей отклика

4.4 Технологические рекомендации 4.4.1 Основные положения

128

4.4.2 Требования, предъявляемые к режущему инструменту и системе крепления

4.4.3 Требования, предъявляемые к измерительному оборудованию

4.4.4 Особенности балансировки инструментальных наладок

4.5 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение заданной шероховатости при высокоскоростном фрезеровании деталей из алюминиевых сплавов с учетом дисбаланса инструментальных наладок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Повышение эффективности технологических процессов механической обработки на основе применения современных металлообрабатывающих станков и комплексов, переход на прогрессивные технологии обработки, повышение качества выпускаемой продукции являются главными задачами современного машиностроительного производства. Актуальность темы исследования обусловлена следующим:

1. Практика показывает, что при высокоскоростном концевом фрезеровании повышение качества детали с заданным уровнем параметров шероховатости поверхности можно достичь только при условии учета влияния остаточного дисбаланса инструментальной наладки на процесс формообразования. Обоснованное назначение допустимого дисбаланса при концевом фрезеровании позволяет не только получать детали с высоким качеством поверхности, но и сократить цикл их производства за счет исключения последующей чистовой обработки и доводочных работ, а, следовательно, и снизить себестоимость изделий, обеспечив стабильную работу технологической системы.

2. Требования рекомендаций зарубежных и отечественных компаний, поставляющих предприятиям оборудование, инструмент и станочную оснастку, к допустимому уровню дисбаланса инструментальных наладок, как правило, необоснованно завышены, что приводит к увеличению затрат на подготовку производства. Эти рекомендации базируются на стандартах, регламентирующих балансировку жёстких роторов, что не в полной мере учитывает особенности инструментальных наладок, используемых при высокоскоростном фрезеровании, и не позволяет установить связь результатов балансировки с технологическими последствиями получения поверхностей деталей с заданной шероховатостью.

Требуемого качества изделий можно добиться за счет применения рекомендаций по ограничению уровней балансировки инструментальных наладок, разработанных на основе теоретических и экспериментальных исследований влияния остаточного дисбаланса на шероховатость поверхности при фрезеровании.

Именно изучению влияния дисбаланса инструментальных наладок на формирование микрогеометрии поверхностей деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов, разработке на основе исследований математической модели процесса концевого фрезерования посвящена представляемая к защите диссертационная работа. Использование полученных результатов позволит по заданным конструкторской документацией параметрам микрогеометрии поверхностного слоя устанавливать допустимые пределы дисбаланса инструментальных наладок и определять максимально допустимые режимы обработки деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов на высокоскоростном технологическом оборудовании, а также снизить трудоемкость подготовительных работ в механообработке и повысить производительность процесса концевого фрезерования при сохранении стойкости инструмента и ресурса дорогостоящего оборудования.

Степень разработанности проблемы. Современное металлорежущее оборудование работает в условиях увеличивающихся скоростей и динамических нагрузок, приводящих к колебаниям в технологической системе, что негативно сказывается на качестве поверхностей деталей, получаемых после обработки. Одним из путей, направленных на повышение качества, считается снижение влияния вибраций, которые являются неизменным спутником любого процесса механической обработки, в частности - фрезерования. В работах [49,63,64,92,93] авторами исследуется процесс фрезерования с применением концевого твердосплавного инструмента. Выделяют три основные группы вибраций в зависимости от источника.

Первая группа - вибрации сочлененной технической системы, связанные с наличием соединений и кинематических связей между элементами этой системы, такими как станок, приспособление, инструмент, деталь.

Вторая группа - термомеханические вибрации, возникающие в зоне резания и связанные с температурными деформациями заготовки, стружки и режущей части инструмента. В работах [78,79,90] авторы рассматривают влияние нагрева на структуру, свойства инструментальных материалов и остаточные напряжения в режущей кромке инструмента.

Третья группа - это регенеративные вибрации. При фрезеровании каждый зуб фрезы, совершая колебания, оставляет за собой волнистую поверхность на заготовке. Каждый последующий зуб срезает слой заготовки переменной толщины, что в свою очередь приводит к осцилляциям силы резания и появлению регенеративных вибраций [95,96,97].

При фрезеровании деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов на современном оборудовании влияние вибраций возрастает, так как обработка ведётся на высоких скоростях. С увеличением рабочих частот вращения инструмента, в частности концевых фрез, ужесточаются требования к балансировке инструмента [55,58]. Повышенные требования к дисбалансу шпинделя станка, инструментальной оснастки и собственно самого инструмента существенно усложняют и замедляют процесс проведения подготовительных операций и не гарантируют качество получаемых деталей. Как следствие, это может привести к увеличению парка вспомогательного оборудования на предприятии, численности персонала для работы и его обслуживания, что, в конечном счете, сказывается на себестоимости продукции.

Нельзя однозначно сделать заключение о том, какой тип вибраций оказывает решающее воздействие на процесс резания - это зависит от типа и условий обработки конкретной детали и требует тщательного анализа. Свести к минимуму вибрации, относящиеся к первой группе и связанные непосредственно с функционированием механической системы станка можно при помощи балансировки шпинделя в целом. По объективным причинам балансировка шпинделя выполняется по частям: мотор-шпиндель в составе станка балансируется заводом-изготовителем, а инструментальная наладка - пользователем.

Балансировка осевого инструмента - сравнительно новая практическая проблема в машиностроении. Несмотря на общую тривиальность процесса, многие моменты этого процесса до сих пор не ясны. В частности, нет единого мнения о том, какими требованиями и нормативными документами следует руководствоваться при балансировке инструмента, в какой степени влияет остаточный дисбаланс инструментальной наладки на качество обработки, насколько хорошо дол-

жен быть отбалансирован конкретный инструмент для выполнения тех или иных задач.

Исходя из опыта изготовления и проведения входного контроля инструментальных патронов, используемых при высокоскоростной обработке, на многих предприятиях исполнители сталкиваются с проблемой оценки рационального и реального качества балансировки. Причина проблемы основана на противоречии между качеством балансировки, указываемом изготовителем в протоколе приемки, и измеренном потребителем при входном контроле. На предприятиях возникает вопрос, насколько необходимо выполнять требование спецификаций качества балансировки G2,5 согласно международному стандарту ISO 1940-1 и насколько рационально его назначение [26].

При подготовке инструмента к технологической операции, в которой будет применяться высокоскоростное фрезерование, величина допустимого остаточного дисбаланса, выставляемая в качестве допуска для инструментальной наладки, может принимать очень малые или вовсе недостижимые на практике значения. Данная проблема связана с жесткой привязкой качества балансировки к рабочей частоте вращения инструмента, а также особенностям эмпирических вычислений, в которых фигурирует масса инструментальной наладки. В связи с этим возникает необходимость пересмотра требований балансировки инструментальных наладок с целью сокращения времени и трудоемкости процесса подготовки инструмента к работе без потери качества обработки, уменьшения стойкости инструмента и срока службы шпинделя станка.

Анализ публикаций [20,21,27,28,39,40] показал, что обеспечение наилучшего качества поверхности с сохранением высокой производительности процесса обработки возможно с использованием методов математического моделирования. Особого внимания заслуживают работы [24,25,37,41,42], однако авторами работ не учитывается дисбаланс инструментальных наладок, особенности используемых инструментальных систем и состояние системы в целом.

Для решения этой задачи необходимо установить влияние режимов резания и точности балансировки инструментальных наладок на формирование качества поверхности.

Исходя из вышеизложенного, была сформулирована цель диссертационной работы: обеспечение качества поверхностного слоя деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов при высокоскоростном фрезеровании за счет достижения заданных параметров шероховатости обработанных поверхностей.

Достижение данной цели возможно при условии решения следующих задач:

1. Экспериментальная оценка влияния величины остаточного дисбаланса инструментальной наладки на процесс концевого фрезерования и шероховатость обработанной поверхности детали.

2. Разработка алгоритма расчета мгновенного значения толщины срезаемого слоя и формирования микропрофиля обработанной поверхности при концевом фрезеровании.

3. Установление эмпирической зависимости шероховатости обработанной поверхности от величины остаточного дисбаланса инструментальной наладки.

4. Разработка рекомендаций по балансировке инструментальных наладок, направленных на сокращение времени подготовки инструмента и обеспечивающих получение обработанной поверхности с заданной шероховатостью.

Научная новизна работы

1. Теоретически и экспериментально установлено влияние режимов резания и величин остаточного дисбаланса инструментальной наладки на шероховатость обработанных поверхностей деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов при высокоскоростном фрезеровании.

2. Разработана математическая модель расчета мгновенного значения толщины срезаемого слоя и формирования микропрофиля обработанной поверхности при концевом фрезеровании.

3. Установлены закономерности, позволившие обеспечить заданный уровень параметров шероховатости при минимальных требованиях к качеству балансировки.

Теоретическая значимость работы. Выведена эмпирическая зависимость шероховатости обработанной поверхности детали от величины остаточного дисбаланса инструментальной наладки и режимов обработки. Определены диапазоны допустимых значений остаточного дисбаланса инструментальных наладок.

Практическая значимость работы. Полученные результаты позволяют обеспечить:

- заданное качество обработанных поверхностей деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов с остаточным дисбалансом инструментальных наладок;

- сокращение времени подготовки инструмента к работе за счет рационального выбора условий балансировки и режимов обработки;

- снижение технологической себестоимости изготавливаемых деталей за счет сокращения числа подготовительных операций.

Методология и методы исследования. Теоретические исследования базируются на научных основах технологии машиностроения, теории резания материалов, математического моделирования и модального анализа. Математическое моделирование исследуемого процесса выполнено в программе MATLab. Статистический анализ данных осуществлен с использованием пакета программ Statis-tica. Экспериментальные данные получены по результатам обработки высокопрочных алюминиевых сплавов на 5-и координатном обрабатывающем центре HSC 75 V linear. Измерения проводились с помощью приборов:

- контактного профилометра Taylor Hobson Form Talysurf i200 для измерения шероховатости обработанной поверхности,

- балансировочной машины Haimer TD2009 Comfort Plus для определения остаточного дисбаланса инструментальных наладок,

- динамометрического комплекса Kistler 9253B23 для контроля сил резания при фрезеровании,

- программного комплекса для модального анализа для построения диаграмм стабильного резания,

- устройства для измерения и контроля геометрических параметров инструмента Zoller Genius 3.

По результатам проделанных работ автор выносит на защиту:

1. Алгоритм расчета мгновенного значения толщины срезаемого слоя и формирования микропрофиля обработанной поверхности при концевом фрезеровании.

2. Построенную на основе результатов экспериментальных исследований эмпирическую зависимость, отражающую влияние режимов резания и величины остаточного дисбаланса инструментальной наладки на шероховатость обработанной поверхности деталей из высокопрочных алюминиевых сплавов.

3. Технологические рекомендации по определению диапазона допускаемого дисбаланса инструментальных наладок и режимов высокоскоростной обработки фрезерованием деталей, гарантирующих получение заданной шероховатости обработанной поверхности и существенное сокращение времени подготовительных операций.

Достоверность результатов обусловлена использованием современного, высокоточного обрабатывающего и измерительного оборудования и лицензионного программного обеспечения. Математические расчеты, теоретические подходы, предложенные автором, подтверждаются проведенными экспериментальными исследованиями.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на X Международной конференции по технологии машиностроения, системам управления и автоматизации» (г. Томск, 2016), IX Всероссийской научно-практической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, 2017), XII Международной научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, 2019), XIII Международной научно-технической конференции «Авиамашиностроение и транспорт Сибири» (г. Иркутск, 2019), XVIII Всероссийской научно-технической конференции «МО-

ЛОДАЯ МЫСЛЬ: НАУКА, ТЕХНОЛОГИИ, ИННОВАЦИИ» (г. Братск, 2020), III Международной научно-технической конференции «APITECH-III 2021: Applied Physics, Information Technologies and Engineering» (г. Красноярск, 2021), XI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов» (г. Иркутск 2021).

Публикации. На основе материалов диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в научных изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций; 2 публикации в международных изданиях, входящих в базу Scopus.

Личный вклад автора. Формулировка цели и задач диссертационной работы. Разработана математическая модель, позволяющая определять микрогеометрию обработанной поверхности при концевом фрезеровании с учётом дисбаланса инструментальной наладки. Экспериментальные исследования, анализ, обработка и интерпретация полученных результатов, подготовка к публикации материалов исследований; формулировка выводов и положений, выносимых на защиту. Технологические рекомендации по определению рациональной точности балансировки инструментальных наладок с учетом режимов обработки и используемых инструментальных систем. Автор принимал непосредственной участие в разработке и совершенствовании технологии механической обработки деталей авиационной техники на высокопроизводительном оборудовании на Иркутском авиационном заводе - филиале ПАО «Корпорация «Иркут».

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение, список литературы из 108 наименований и 4 приложений. Основная часть работы изложена на 137 страницах. Общий объем работы 168 страниц, включая 16 таблиц и 115 рисунков.

1 Литературный обзор, постановка цели и задач исследования

1.1 Высокопроизводительное фрезерование авиационных деталей из

алюминиевых сплавов

Экономические требования всегда оказывали значительное влияние на все отрасли промышленности, в том числе на машиностроение в целом и на механообработку в частности. Одной из ключевых характеристик технологического процесса является его продолжительность, которая, разумеется, должна быть минимальной [2].

В этой связи на сегодняшний день получили распространение две принципиальных стратегии резания (и, в частности, фрезерования): высокопроизводительная обработка (англ. High Performance Cutting - HPC) и высокоскоростная обработка (англ. High Speed Cutting - HSC). Несмотря на то, что обе эти стратегии направлены на повышение производительности резания, результат достигается прямо противоположными способами. При реализации указанных стратегий предъявляются противоположные требования к оборудованию и инструменту. Ключевые отличия приведены в таблице 1.1.

Специфические процессы механической обработки деталей в авиастроении включают: фрезерование монолитных панелей больших размеров, фрезерование сотовых заполнителей, изготовление лопаток, валов и дисков газовых турбин и другие процессы [3,5]. Механическая обработка осуществляется на специальном и специализированном металлорежущем оборудовании, при этом в стружку может уходить до 90% материала заготовки.

Таблица 1.1 - Отличия и области применения

НРС ШС

Коэффициент удаления материала -5 (см /мин) Коэффициент обработки площади л поверхности (см2/мин)

2Б фрезерование, объемное фрезерование 3Б фрезерование, обработка поверхностей свободной формы

Поддержка 2Б-фрезерования Поддержка 3Б-фрезерования

Большие силы резания Высокая рабочая подача и Уе

Высокий крутящий момент Высокие динамические характеристики

Высокая жесткость Гашение вибраций

Хорошее дробление стружки, большой объём Малые объемы стружки, отведение тепла в стружку

Области применения

Аэрокосмическая отрасль. Неразъемные детали. Плоские детали, плиты. Автомобилестроение. Обработка литья. Обдирка форм и пуансонов. Алюминиевые детали. Финишная обработка матриц и литейных форм, лопаток турбин. Финишное фрезерование. Обработка тонкостенных деталей. Труднообрабатываемые материалы.

1.2 Особенности высокопроизводительной обработки (НРС)

В отличии от стратегии высокоскоростного резания, стратегия высокопроизводительного резания предполагает преимущественно трехкоординатную обработку, то есть работу в плоскости, а также высокие глубину (аД ширину (ар) резания и высокий коэффициент перекрытия - вплоть до 100% и работы в полный паз.

При высокопроизводительном резании, в отличии от ШС, на переднем плане стоит оптимизация объемной производительности резания с целью сокращения основного машинного времени. Такое резание предусматривает также диапазон низких скоростей резания при существенно увеличенной подаче, так как и в этом случае можно достичь очень высоких показателей объемной производительности резания. Для этого требуются высокие мощности шпинделя [32, 33, 34].

Кроме того, НРС - обработка предполагает сокращение вспомогательного времени за счёт повышения скорости позиционирования и быстрого перемещения, а также сокращение времени на смену инструмента.

Высокопроизводительный инструмент должен быть рассчитан как на возникающие силы резания, в особенности при НРС-обработке, так и, например, на неблагоприятные условия его закрепления в шпинделе станка при максимальной мощности. При использовании в комбинации со специально разработанными станками инструменты для НРС - обработки создают базовые условия для значительного повышения производительности обработки резанием при оптимальном выходе стружки [4]. В то время, как возможная величина подачи во многом определяется количеством режущих кромок, а скорость резания зависит от применяемого инструментального материала.

В виду повышенных силовых и вибрационных нагрузок на систему при высокопроизводительной обработке, она должна обеспечивать высокую жесткость, способность гасить вибрации, а также должна обеспечивать оптимальные условия отвода больших объемов стружки из зоны резания [6,7,8]. Вибрации всегда сопровождают любой процесс механической обработки и являются одним из негативных факторов [10,12,13]. Результатом вибраций является шум, плохое качество обработки, уменьшение периода стойкости инструмента, а также преждевременный износ узлов станка [15, 18].

1.3 Особенности высокоскоростной обработки (Н8С)

ИБС-обработка - одна из современных технологий, которая, по сравнению с обычным резанием, позволяет увеличить эффективность, точность и качество механообработки. Ее отличительная особенность - высокая скорость резания, при которой значительно увеличивается температура в зоне образования стружки, материал обрабатываемой детали становится мягче, и силы резания уменьшаются, что позволяет инструменту двигаться с большой рабочей подачей.

Поэтому основополагающим принципом высокоскоростной обработки является выбор таких режимов резания, при которых большая часть выделяющегося в процессе обработки тепла переходила бы в стружку, оказывая минимальное влияние на инструмент и на заготовку [22]. Путем обеспечения достаточно тонкого сечения стружки, что достигается за счет высоких минутной подачи и скорости

резания в сочетании с небольшой (как правило, до 10% диаметра фрезы) глубиной резания (рисунок 1.1) [32].

Рисунок 1.1 - Особенности высокоскоростной обработки [32] Эффект ЖС обуславливается структурными изменениями материала (из-за пластической деформации, протекающей с большой скоростью) в месте отрыва стружки. При повышении скорости деформаций силы резания первоначально растут, а потом, с достижением определенной температуры в зоне образования стружки, начинают существенно снижаться.

Характерно, что время контакта режущей кромки с заготовкой и стружкой так мало, а скорость отрыва стружки столь высока, что большая часть тепла, образующегося в зоне резания, удаляется вместе со стружкой, а заготовка и инструмент просто не успевают нагреваться. Нелинейная зависимость температуры в зоне резания и сил резания от скорости резания получила название «кривые Соломона» (рисунок 1.2).

Сила резания. Н

Скорость резания, м/мин _1_I_^

Рисунок 1.2 - Зависимость сил резания от скорости резания (кривые Соломона) и область высокоскоростной обработки [13]

Данный эффект известен давно. Поэтому в прошлом станочники иногда предварительно нагревали труднообрабатываемые заготовки (например, из титанового сплава).

Формирование стружки - наиболее важный аспект ШС. Как известно, во время формирования стружки, 80% тепла образуется в зоне механической деформации материала, 18% - в зоне контакта стружка-инструмент, и 2% - в зоне трения режущей кромки инструмента о материал [32].

Исследования, режимов ШС-обработки с правильно подобранными параметрами, показали, что 75% произведенного тепла отводится со стружкой, 20% -через инструмент, и 5% - через обрабатываемую деталь [32].

Существует ряд требований для обеспечения стратегии высокоскоростной обработки. К наиболее важным требованиям можно отнести следующие:

• Требования к станку

Станок должен иметь высокую частоту вращения шпинделя (12000-25000 и более об/мин) и должен быть оснащен средствами температурной стабилизации шпинделя, обеспечивать скорости подач 40-60 м/мин, скорость быстрых перемещений до 90 м/мин, отрабатывать малые перемещения от 5 до 20 мкм, иметь повышенную жесткость и температурную компенсацию. Сложность траектории движения инструмента обеспечивается кинематикой станка с большим (больше

трех) числом степеней свободы. Момент, развиваемый приводом шпинделя, небольшой, что, однако, не противоречит принципам ШС обработки. При выборе инструментальной системы, которой должен быть оснащен шпиндель станка, следует придерживаться требований стандартов DIN69893 и DIN69882. Учитывая необходимость использования высокоточной инструментальной оснастки с биением <0,003 мм и хвостовиком под h6, подходящим решением будут интерфейсы по типу ШК-Л/Б/Б [36].

•Требования к системе ЧПУ

Современная система ЧПУ должна просматривать управляющую программу на несколько кадров вперед (до 100 кадров со скоростью от 100 до 200 кадров в секунду), чтобы успеть выполнить расчеты для торможения на подходе к углу и разгона после поворота. В противном случае деталь будет иметь дефекты - следы от прерывистого движения фрезы [22].

• Требования к САМ-системе

СЛМ-система должна генерировать управляющую программу согласно принципам высокоскоростной обработки, то есть обеспечивать движение инструмента по сглаженной траектории (рисунок 1.3), избегая высоких динамических нагрузок, а также поддерживать постоянную величину сечения среза, формируя при необходимости трохоидальную траекторию врезания [22].

Рисунок 1.3 - Траектории движения центра инструмента при стандартной стратегии фрезерования (сплошная линия) и при высокоскоростном фрезеровании (пунктирная) [32]

Сравнение стандартной и высокоскоростной стратегии фрезерования показано на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Сравнение стандартной (а) и высокоскоростной (б) стратегии фрезерования

• Требования к инструменту

В связи со снижением сил резания в процессе высокоскоростной стратегии обработки (ВСО) на первый план выходят другие факторы - величина биения фрезы, вибрации, инерционные нагрузки и силы, возникающие при этом, становятся соизмеримыми с силами резания. Высокоскоростная обработка требует особого внимания к балансировке инструмента и его жесткости (рисунок 1.5). Для этого могут использоваться специальные патроны с возможностью балансировки или сбалансированные оправки для термозажима. Специально для высокоскоростной обработки спроектированы конусы ЖК, которые обеспечивают более высокую жесткость зажима. Таким образом, балансировка инструмента играет важную роль в обеспечении качества обработанной поверхности при высокоскоростном резании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Николаев Андрей Юрьевич, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 280 с

2. Вильсон А.Л., Иорданян Р.В., Великовский В.А. Оценка динамического качества станка по параметрам волнистости поверхности обработанных деталей в производственных условиях: Методические рекомендации / Под ред. Б.И. Черпа-кова. - М.: ЭНИМС. - 1987. - 32 с.

3. Горбунов И.В. Особенности моделирования процессов механической обработки в САЕ-системах/ Горбунов //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2013. - Т. 15, № 4(4). - С. 846-853.

4. Григорьев С.Н. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ / С.Н. Григорьев, М.В. Кохомский, А.Р. Маслов // Справочник под общ. ред. Маслова А.Р. М.: Машиностроение. - 2006. - 544 с.

5. Гуськов А.М. Численный анализ динамики цилиндрического фрезерования. Проблемы динамики и прочности исполнительных механизмов и машин // Материалы научной конференции. Астрахань, - 2002. - С. 119-122.

6. Драчев О.И. Технология вибрационной обработки и вибрационного точения маложестких деталей // Сер. Управление качеством технологических процессов в машиностроении, Ирбит. - 2015.

7. Дроздов Н. А. К вопросу о вибрациях станка при токарной обработке // Станки и инструмент. - 1937. - № 22. - С. 21-25.

8. Жарков И. Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом// Машиностроение. - 1986. - 184 с.

9. Киселев И.А. Моделирование динамики процесса фрезерования тонкостенных сложнопрофильных деталей: автореф. дис. канд. тех. наук: 01.02.06 М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 21 с.

10. Косилова А.Г., Мещерякова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. Т. 1. М: Машиностроение, 1986. 656 с.

11. Каталог: Новые инструменты от Sandvik Соготап1 - 2005.

12. Каширин А. И. Исследование вибраций при резании // Изд-во: АН СССР. -1944. - 262 с.

13. Кожевников Д.В. Резание материалов / Д.В. Кожевников, С.В. Кирсанов // М.: Машиностроение, - 2007. -304 с.

14. Кокрен У. Методы выборочного исследования / У. Кокрен // Пер с англ. Сонина И.М. под ред Волкова А.Г., Статистика. - 1976. - 440 с.

15. Кораблев П.А. Влияние жесткости технологической системы на износ режущего инструмента / П.А. Кораблев // Труды. МАТИ. - 1961. - № 52. - С. 45-51.

16. Николаева Е.П., Никулин Д.С. Применение инновационных средств для контроля качества инструмента из быстрорежущих сталей // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 2 (50). С. 73-80.

17. Новик Ф.С. Математические методы планирования эксперимента в металловедении. Раздел 1. Общие представления о планировании экспериментов. Планы первого порядка // М: МИСиС. - 1972. - 106 с.

18. Орликов М.Л. Динамика станков / М.Л. Орликов // 2-е изд. Высшая шк. -1989. - 272с.

19. Официальный сайт ООО"Фишер Шпиндель Технолоджи" [Электронный ресурс]. URL: http://fischerspindle.ru/ (дата обращения: 26.02.2018).

20. Петраков Ю.В., Драчёв О.И. Моделирование процессов резания. Старый Оскол: ТНТ, 2011. 240 с.

21. Петрухин, В.В. Основы вибродиагностики и средства измерения вибрации / В.В. Петрухин, С.В. Петрухин // М.: Инфра-Инженерия. - 2010. - 176 с.

22. Потапов В.А. Проблемы вибрации при высокоскоростном фрезеровании алюминия в авиакосмической промышленности и способы их решения / В.А. Потапов // Modern machine shop. - 2001. - №1. - С. 10-20.

23. Потапов В.А. Оценка реального качества балансировки инструментов [Электронный ресурс]// Rstanok.ru [сайт]. URL:www.Rstanjk.ru/articles/13.- 2005

24. Пятых А.С., Савилов А.В. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процессов механообработки // Известия Самарского научного центра

Российской академии наук. 2015. Т. 17. № 2. С. 211-216.

25. Пятых А.С., Савилов А.В. Определение коэффициентов сил резания для моделирования процесса сверления // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 2 (30). С. 69-73. DOI: 10.18324/2077-5415-2016-2-69-73

26. Савилов А.В., Николаев Д.Ю., Николаев А.Ю. Исследование влияния дисбаланса инструментальных наладок на выходные показатели фрезерования / /Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 7 (102). С. 81-91.

27. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Современные методы оптимизации высокопроизводительного фрезерования // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 6-2. С. 476-479.

28. Савилов А.В., Пятых А.С., Тимофеев С.А. Оптимизация процессов механообработки на основе модального и динамометрического анализа // Наука и технологии в промышленности. 2013. № 1-2. С. 42-46.

29. Савилов А.В. Современные методы оптимизации высокопроизводительного фрезерования//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. №6(2). С. 476-479.

30. Савилов А.В. Современное состояние производства высокопроизводительного режущего инструмента из порошковых быстрорежущих сталей и твердых сплавов //Вестник ИрГТУ №6(77)2013. - С. 26-33.

31. Свинин В.М. Исследование механизма регенеративного возбуждения колебаний и возможностей их гашения при постоянной и переменной скорости резания / В.М. Свинин, С.В. Савоськина // Вестник ЧитГТУ: Вып. 29. Чита: ЧитГТУ. -2003. - С. 16-23.

32. Справочник «Sandvik Coшmant», Высокопроизводительная обработка металлов резанием. М.: Издательство «Полиграфия». 2003. 301 с.

33. Справочник-каталог по точению, фрезерования, сверлению «СогоКеу» фирмы «Sandvik СоготаП:». - 2009. - 346 с.

34. Тимофеев С.А. Высокопроизводительное фрезерование авиационных деталей из алюминиевых сплавов по критерию заданной электропроводности // Высо-

коэффективные технологии производства летательных аппаратов: сб. докл. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. - 2012. - С. 25-33.

35. Регрессионный анализ результатов однофакторного эксперимента [Электронный ресурс]. URL: http://libraryno.ru/2-6-regressionnyy-analiz-rezul-tatovodnofaktornogo-eksperimenta-osn_plan_exp/ (03.05.2019)

36. Пятых А.С. Исследование зажимных патронов для сверления точных отверстий / А.С. Пятых, А.В. Савилов, А.Ю. Николаев // Системы. Методы. Технологии. - 2016. - №4(32). - С. 70-74.

37. Справочник по фрезерованию «Machinig methods» фирмы «CONICAL». -2018. - 60 с.

38. Справочник-каталог по фрезерованию «Machining guidebook» фирмы «Helical Solutions». - 2016. - 70 с.

39. Губанов А.Е. Разработка методики определения составляющих силы резания при фрезеровании авиационных материалов / Москвитин А.А., Дуюн Т.А.// Вестник Иркутского государственного технического университета. -2019. №4 (147). -С. 678-688.

40. Ерыгин Е.В. Прогнозирование шероховатости поверхности при чистовом фрезеровании с использованием нейронных сетей / Ерыгин Е.В., Дуюн Т.А. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2019. №10. -С. 135-141.

41. Бешевли О.Б. Имитационное моделирование динамических характеристик модуля для обработки крупногабаритных подшипников скольжения / О.Б. Бешев-ли, Д.А. Бушуев, Т.А. Дуюн, В.Г. Рубанов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. -2017. - №8. - С.149-156

42. Должиков Д.С. Обеспечение точности формы при изготовлении лонжерона с учетом технологической наследственности / Д.С. Должиков, Т.А. Дуюн // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - 2017. - №8. - С.149-157

43. Altintas Y. Manufacturing Automation: Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations and CNC Design. Cambridge University Press. 2012. 366 р.

45. Altintas, Y. Stability Prediction and Design of Variable Pitch Cutters / Y.Altintas, S. Engin, E. Budak // 1999. ASME J. Manuf. Sci. Eng. - P. 173-178.

46. Ahmadi K., Savilov A. International Journal of Machine Tools and Manufacture. Modeling the mechanics and dynamics of arbitrary edge drills, 2015. Vol. 89. pp. 208220.

47. Ahmadi K., Altintas Y. Identification of Machining Process Damping Using Output-Only Modal Analysis, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2014. Vol. 136. 13pp.

48. Balachandran B., Zhao M.X. A Mechanics Based Model for Study of Dynamics of Milling Operations // Meccanica. March 2000. Vol. 35. Issue 2. pp 89-109.

49. Bobyr M., Luneva M., Yakushev A. An algorithm for controlling of cutting speed based on soft calculations. MATEC Web of Conference. V. 129 (2017) DOI:10.1051/matecconf/201712901064

50. Campomanes M.L., Altintas Y. An Improved time domain simulation for dynamic milling at smaill radial immersions // Journal of Manufacturing Science and Engineering. Vol. 125, Issue 3. pp 416-422.

51. Campatelli G. Prediction of milling cutting force coefficients for Aluminum 6082-T4 / G. Campatelli, A. Scippa // Conference on High Performance Cutting - 2012. - P. 563 - 568.

52. Cempel C. Determination of vibration symptom limit value in diagnostics of machinery / C. Cempel // Maintenance management international. - № 5. - 1985. - P. 297204.

53. Cempel C. Limit value in practice of vibration diagnostics of machines / C. Cempel // 9-th EFNMS Congress, Helsinki. - 1988. - P. 154-173.

54. Doolan P. Computer Design of a Vibration Free Face Milling Cutter / P. Doolan, M.S. Phadke, S.M. Wu // ASME J. Eng. Indus. - 1975. - vol. 97. - №. 3. - pp.925-930.

55. DIN 69888:2008-09. Auswuchtsanforderungen an rotierende Werkzeugsysteme. 2008. 37 pp.

56. Engin S. Mechanics and Dynamics of general milling cutters. Part 1: helical end mills / S. Engin, Y.Altintas // International Journal of Machine Tools and Manufacture -2001. - P. 2195-2212.

57. Fussel B.K., Jerard R.B., Hemmett J.G. Modeling of cutting geometry and forces for 5-axis sculptured surface machinig//University of New Hampshire. pp 333-346

58. ISO/FDIS 1940-1:2002(E). Mechanical vibration - Balance quality requirements of rigid rotors - Part 1: Specification and verification of balance tolerances. Geneva: ISO TC 108/SC 1/WG 8, 2002. 36 pp.

59. Jayaram S. Stability and Vibration Analysis of Turning and Face-Milling processes / S. Jayaram // PhD thesis. University of Illinois at Urbana-Champaign. - 1996.

60. Jayaram S. Analytical stability analysis of variable spindle speed machining / S. Jayaram, S.G. Kapoor, R.E. Devor // ASME J. Eng. Indus. - 2000. - vol. 122. - pp. 391-397.

61. Jensen S. A. Stability Analysis in Face Milling Operations. Part 1:Theory of stability lobe prediction / S.A. Jensen, Y.C. Shin // ASME J. Eng. Indus. - 1999. - vol. 121. - pp. 600-605.

62. Jensen, S.A. Stability Analysis in Face Milling Operations, Part 1: Theory of Stability Lobe Prediction; Part 2: Experimental Validation and Influencing Factors. / S.A. Jensen, Y.C. Shin//ASME J. Manuf. Sci. Eng. 1999. - Vol. 121. - P. 600-614.

63. Kiselev I.A. Cutting process modelling geometric algorithm 3MZBL: working surface description approach // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 158-175. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-269

64. Khramov A., Kiselev E., Leksin E. The high-performance machining of the curved surfaces with the progressive cutting geometry of the end mill. MATEC Web of Conference. V. 129 (2017) DOI:10.1051/matecconf/201712901057

65. Kline W.A., DeVor R.E., Lindberg J.R. The prediction of cutting forces in end milling with application to cornering cuts. // Int. J. Mach. Tool Des. Res., Vol. 22, №1,1982, p. 7.

66. Kondo Y., Kawano O., Sato H. Behavior of self excited chatter due to multiple regenerative effect/ ASME J. Eng. Indus., 1981, 103, №3, pp.324-329.

67. Kubica E. G., Ismail F. Active Suppression of Chatter in Peripheral Milling. Part.II. Application of Fuzzy Control // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 1996. - №12. - P. 236-245.

68. Lee A.C., Liu C.S. Analysis of chatter vibration in the end milling process, Int. J. Mach. Tools Manufact., Vol.31, No. 4, 1991, pp. 471-479.

69. Lee A.C., Liu C.S., Chiang S.T. Analysis of Chatter Vibration in a Cutter-Workpiece System// Int. J. Mach. Tools Manufact., Vol.31, No. 2, 1991, pp.221 234.

70. Li, H. A Comprehensive Dynamic End Milling Simulation Model. / H. Li, Y.C. Shin //ASME J. Manuf. Sci. Eng. 2006. - Vol. 128. - P. 86-95.

71. Lin S.C., DeVor R.E., Kapoor S.G. The Effects of Variable Speed Cutting on Vibration Control in Face Milling. / ASME J. Eng. Indus., 1990, Vol. 112, P. 1.

72. Liang S. Y. Detection of Cutting Tool Wear Using Time Series Modeling of Acoustic Emission Signals / S. Y. Liang, D. A. Dornfeld //ASME J. Eng. Ind. - 1989. -№ 111. - P. 199-205.

73. Minis L., Yanushevsky R., Tembo A. Analysis of Linear and nonlinear chatter in milling // CIRP Annals - Manufacturing Technology. December 1990. Vol. 39(1). pp 459-462.

74. Mann, B.P. Simultaneous Stability and Surface Location Error Predictions in Milling. / B.P. Mann, K.A. Young, T. L. Schmitz, Dilley //ASME J. Manuf. Sci. Eng. -2005. Vol. 127. - P. 446-453.

75. Matsubara T., Yamamoto H., Mizumoto H. Study on Regenerative Chatter with Dynamic Cutting Force.//Bull. Japan Soc. of Eng., 1985. Vol. 19, No.4, pp.260-265.

76. Merritt H. E. Theory of Self-Excited Machine Tool Chatter. /ASME J. Eng. Indus., 1965, Vol. 87, pp. 447-454.

77. Nikolaeva E.P., Vlasov D.B. Effect of heat treatment conditions on structure and properties of high-speed steel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V. 177 (2017) DOI:10.1088/1757-899X/177/1/012113 EID: 2-s2.0-85016178504

78. Nikolaeva E P, Nikulin D S (2016) The application of innovative means for quality control of the high-speed steel tools MTSAM 50: 73-80

79. Nikolaeva E.P., Vlasov D.B. Effect of heat treatment conditions on structure and properties of high-speed steel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. V. 177 (2017) DOI:10.1088/1757-899X/177/1/012113 EID: 2-s2.0-85016178504

80. Ota H., Kondo E., Yamada T. Regenerative chatter vibrations of turning work-pieces (two degrees of freedom and their stability criteria)/ JSME Intern. J., ser. Ill, 1989, 32, №1, pp.142-149.

81. Ota H., Kono K. On Chatter Vibrations of Machine Tool or Work Due to Regenerative Effect and Time Lag.// ASME J. Eng. Indus., 1974, Vol. 96, No. 4, pp.1337 -1346.

82. Quintana G., Ciurana J. Chatter in machining processes// International Journal of Machine Tools & Manufacture. 51 (2011), pp. 363-376.

83. Roukema J.C., Altintas Y. Generalized modeling of drilling vibrations. Part I: Time domain model of drilling kinematics, dynamics and hole formation // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007. Vol. 47. №. 9. pp. 1455-1473. selected papers [Online]. Available: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0890695506002756

84. Richard Y. Chiou Analysis of acoustic emission in chatter vibration with tool wear effect in turning / Y. Chiou Richard, Y. Liang Steven // International Journal of Machine Tools & Manufacture. - 2000. - № 40. - P. 114-118.

85. Radulescu R. A. General Cutting Process Model for High Speed Machining Dynamic and Thermal Considerations. PhD Thesis, University of Illinois at Urbana-Champaign, 1993.

86. Serebrennikova A.G., Nikolaeva E.P., Savilov A.V., Timofeev S.A., Pyatyh A.S. Research Results Of Stress-Strain State Of Cutting Tool When Aviation Materials Turning. IOP Conf. Series: Journal of Physics: V. 944 (2018) DOI: 10.1088/17426596/944/1/012104 Information on http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/944/1/012104/meta

87. Schmitz T.L., Smith K.S. Machining dynamics // Springer. 2009. P. 303

88. Sastry S. Chatter stability analysis of the variable speed face-milling process / S. Sastry, S.G. Kapoor, R.E. Devor // ASME J.130. Eng. Indus. - 2001. - vol. - 123. pp. 753-756.

89. Schulz H. High-speed machining. CIRP Annals / H. Schulz, T. Moriwaki // Manufacturing Technology. - 1992. - № 41(2). - P. 637-643.

90. Serebrennikova A.G., Nikolaeva E.P., Savilov A.V., Timofeev S.A., Pyatyh A.S. Research Results Of Stress-Strain State Of Cutting Tool When Aviation Materials Turning. IOP Conf. Series: Journal of Physics: V. 944 (2018) DOI: 10.1088/17426596/944/1/012104 Information on http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/944/1/012104/meta

91. Stepan, G. Nonlinear Regenerative Machine Tool Vibrations. / G. Stepan, T. Kalmar-Nagy // Proceedings of the 1997 ASME Design Engineering Technical Conference, Sacramento, CA

92. Voronov S.A., Kiselev I.A. Cutting process modeling geometric algorithm 3MZBL: Algorithm of surface modification and instantaneous chip thickness determination // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 70-83. DOI: 10.18698/2308-6033-2012-6-261

93. Voronov S.A., Kiselev I.A., Arshinov S.V. Dynamics numerical simulation application procedure of multi-axis die-milling at process design // Engineering Journal: Science and Innovation. 2012. No. 6. P. 50-66. DOI: 10.18698/2308-60332012-6-260

94. Takemura T, Kitamura, Hoshi T. Active suppression of chatter by programmed variation of spindle speed. / Annals of CIRP, 1974. Vol. 23, pp. 121-122,

95. Tlusty J. What's new in metalcutting research. / American machinist and automated manufacturing, 1987, 131, №10, pp. 74-75.

96. Tlusty J, Ismail F. Basic non-linearity in machining chatter // CIRP Ann, 1981,30. №1, pp. 299-304.

97. Tlusty J., MacNeil P. Dinamics of cutting forces in end milling // CIRP Ann., 1975. 24. №1, pp. 21-25.

99. Tlusty J., Zaton W., Ismail F. Stability Lobes in Milling.//Annals of the CIRP., 1983, Vol. 32, No. 1, pp.309-313.

100. Tobias S. A., Fishwick W. A. The Chatter of Lathe Tools Under Orthogonal Cutting Conditions./ Trans, of ASME, 1958, Vol. 80, pp. 1079-1088.

101. Tobias S.A., Fishwick W. Theory of regenerative machine tool chatter, The engineer 1958258.

102. Tlusty J., Polacek M. The stability of machine tools against self-excited vibrations in machining, International Research in Production Engineering (1963) 465-474.

103. Tonshoff H. K., BuBmann W. SchwingungseinfluB auf die Standzeit beim Stirn-frasen // VDI Zeitschrift. - 1990. - №8. - P. 68-75.

104. Week M., Beer C., Gnoyke R. Erhohung der ProzePstabilitat durch ungleichgeteilte Fraser// VDI-Zeitschrift.-1991. - №7. - P. 64-70.

105. Wiercigroch, M. Sources of Nonlinearities, Chatter Generation and Suppression in Metal Cutting. / M. Wiercigroch, E. Budak //Phil. Trans. Soc, Lond. A. 2001. - Vol. 359. - P. 663-693.

106. Yucesan G. Prediction of Ball end Milling Force / G. Yucesan, Y. Altintas // Journal of Engineering For Industry. - 1996. - P. 95-104.

107. Yilmas A. Machine Tool Chatter Suppression by Multi-Level Random Spindle Speed Variation. / A. Yilmas, E. Al-Regib, J. Ni // ASME J. Manuf. Sci. Eng. 2002. -Vol. 124. - P. 208-216.

108. Altintas Y. Machine Tool Chatter Suppression by Multi-Level Random Spindle Speed Variation. / Altintas Y., Stepan G., Budak E., Schmitz T., Kilic Z.M. // ASME J. Manuf. Sci. Eng. 2020. -Vol. 142. - P. 1-18. DOI: 10.1115/1/4047391

С <>1.1 \( ОВД НО

И.о. ректора ФГЪОУ ВС) 'ПРИНТУ*

/П

/ж м*

I Кчюмирев Ь.К

Л'

.ТЯ »/

УТВЕРЖДАЮ

Технический шректор ПАЗ • фи 111x1а «11ау чно прои нюдстменная корпорация «Ирку I» ^------(.'ертуиов Л. В.

20

лкт

ипорення ретудыиюв научно-нсслсловашльскнх. опытно-консфукюрскнх и тических работ (ПИОКГР> ш теме »Разработка и соасршомп вононис технологии механической обработки типовых авиационных деталей»

В рамках выполнения в 2010-2015 ГГ. комплексных приемок по сотданнн» высокотехно 101 ичною производства «Разработки н и метре мне комплекса высоко «}н|»смивны\ тсхно.то! ни проектирования. Коне трухторско-гсх полот ической подготовки н ни отопления самолета Ч1С-21 • (шифр 2010-218-02-312) и «Антоматиицня и повышение »ффсктивностн нроиеесон итюювюшя и полготовки проитно юва миелин авиатехники ноною поколения на бак: Иаучно-нршгтводсгвсиноА корн >рапии «Иркут» е научным сопровождением Иркутской» юсу ларе I вен ною техническою университета» (шифр 2012-21К-0.1-120) на основании постановления Правительства Российской Федерации 01 9 апреля 2010 I. К" 21К «О мерах государственной поддержки ритвишя кооперации российских высших учебных швслсимЙ и оримм минй. реа.ш |уюших комплексные ирьч'кты но со манию иысокотсхиоло! ичною прои 184>лства» сотрудниками ИРНИ1У. научным руководителем л т п.. профессором Пашковым А.1-... ответственным исполнителем к.т.и. допенюм (.авнловым Л В. аспиратами Пятых А.С., (имофсевым С Л . Нмколаевым Л.Ю.. Панкиным Л I» выполнены следующие ПИ( ЖI Р

1 Экспериментальное исследование влияния режимов и условий обработки на пронгподитслыич'ть и качество поверхности деталей. Модальный аналит и не I ру мен гадьных na.ia.TOK

2 Ра1ра<ч>1ка и с«<вершенс11к1вание технологии механической обраГмпкн деталей И1ДСЛНЙ авиационной техники на кысокоприн (Воли (е.п.нок! оборудовании.

Пспо.н.нчмнне результатов НИОКТР обеспечил«» повышение производительности и с тайн н.жчггн 1схнолотическою процесса механической обработки деталей

Настоящий ак1 прсднатна'К'н для предьявления в ВАК Мннобрнауки РФ и не может служи тт. основанием дтя финансовых претсн тнй к ИДО «Корпорация «Иркул».

<>■ ф| ЬОУ ВО «ИРИН I У»

11аучный ру ководнте п.

Пашков А I (>1 ис1 ст венный исполин гель

От ИМ- филиала НЛО «Корпорации «Ирку I»

I ЫВНЫЙ ТСХНОЮ1

Ьо| .танов К.В

Нача.и.ник отдела сханнчсской обработки

Г 1

авндов А В

><еха1

м

Крючьнн А В

function [ h ] = ChipThick( CRD, VCT )%CRD-Maccm с координатами вершины зуба, VCT-вектор толщины срезаемого слоя h = 0.0;

global SURF;%Повехрность заготовки global nps;%Кол-во точек на поверхности global dxs;%Величина шага

icrd_1 = int32( CRD(1,1)/dxs )+1; %1-ая точка i-ого отрезка

icrd_2 = int32( (CRD(1,1)+VCT(1,1))/dxs )+1;%2-ая точка i-ого отрезка

if ( icrd_1 >=1 && icrd_1 < nps )%Проверка выхода зуба за пределы заготовки по оси абцисс

alfa = (CRD(1,1) - double(icrd_1-1)*dxs)/dxs;%пропорциональность

ysurf = SURF(icrd_1) + alfa*(SURF(icrd_1+1) - SURF(icrd_1));%Нахождение координаты Y вершины зуба

if ( CRD(2,1) < ysurf )%Проверка выхода зуба за пределы заготовки по оси Ординат

if ( icrd_2 < icrd_1 )%Определение знака приращения di = -1;

if (icrd_1 == icrd_2) icrd_1 = icrd_1 + 1; icrd_2 = icrd_2 - 1; end else di = 1;

if (icrd_1 == icrd_2)

icrd_1 = icrd_1 - 1; icrd_2 = icrd_2 + 1; end end

flag_left = 0; flag_right = 0;

if ( icrd_1 < 1 )%1-ая точка отрезка за левой границей заготовки flag_left = 1; icrd_1 = 1; end

if ( icrd_2 < 1 )%2-ая точка отрезка за левой границей заготовки flag_left = 1; icrd_2 = 1; end

if ( icrd_1 > (nps-1) )%1-ая точка отрезка за правой границей заготовки flag_right = 1; icrd_1 = (nps-1); end

if ( icrd_2 > (nps-1) )%2-ая точка отрезка за правой границей заготовки flag_right = 1; icrd_2 = (nps-1); end

xy = zeros(8,1);

for i = icrd_1:di:icrd_2 %Алгоритм нахождения точки пересечения xy(1) = CRD(1,1);

xy(3) = CRD(1,1)+VCT(1,1);

xy(4) = CRD(2,1)+VCT(2,1);

xy(5) = double(i-1)*dxs;

xy(6) = SURF(i);

xy(7) = double(i)*dxs;

xy(8) = SURF(i+1);

ua = ((xy(7) - xy(5))*(xy(2) - xy(6)) - (xy(8) - xy(6))*(xy(1) - xy(5)))/ ((xy(8)-xy(6))*(xy(3)-xy(1)) - (xy(7)-xy(5))*(xy(4)-xy(2)));

ub = ((xy(3) - xy(1))*(xy(2) - xy(6)) - (xy(4) - xy(2))*(xy(1) - xy(5)))/ ((xy(8)-xy(6))*(xy(3)-xy(1)) - (xy(7)-xy(5))*(xy(4)-xy(2)));

if ( ua >= 0.0 && ua <= 1.0 && ub >= 0.0 && ub <= 1.0 )%нахождение величины срезаемого слоя при пересечении отрезка

h = ua*sqrt( VCT(1,1)*VCT(1,1) + VCT(2,1)*VCT(2,1) );

break;

end

end

if (flag_left == 1) %Проверка левого торца заготовки xy(1) = CRD(1,1); xy(2) = CRD(2,1); xy(3) = CRD(1,1)+VCT(1,1); xy(4) = CRD(2,1)+VCT(2,1); xy(5) = 0.0; xy(6) = 0.0; xy(7) = 0.0; xy(8) = SURF(1);

ub = ((xy(3) - xy(1))*(xy(2) - xy(6)) - (xy(4) - xy(2))*(xy(1) - xy(5)))/ ((xy(8)-xy(6))*(xy(3)-xy(1)) - (xy(7)-xy(5))*(xy(4)-xy(2)));

if ( ua >= 0.0 && ua <= 1.0 && ub >= 0.0 && ub <= 1.0 )

h = ua*sqrt( VCT(1,1)*VCT(1,1) + VCT(2,1)*VCT(2,1) );

end

end

if (flag_right == 1) %Проверка правого торца заготовки xy(1) = CRD(1,1); xy(2) = CRD(2,1); xy(3) = CRD(1,1)+VCT(1,1); xy(4) = CRD(2,1)+VCT(2,1); xy(5) = double(nps-1)*dxs; xy(6) = 0.0;

xy(7) = double(nps-1)*dxs; xy(8) = SURF(nps);

ua = ((xy(7) - xy(5))*(xy(2) - xy(6)) - (xy(8) - xy(6))*(xy(1) - xy(5)))/ ((xy(8)-xy(6))*(xy(3)-xy(1)) - (xy(7)-xy(5))*(xy(4)-xy(2)));

ub = ((xy(3) - xy(1))*(xy(2) - xy(6)) - (xy(4) - xy(2))*(xy(1) - xy(5)))/ ((xy(8)-xy(6))*(xy(3)-xy(1)) - (xy(7)-xy(5))*(xy(4)-xy(2)));

if ( ua >= 0.0 && ua <= 1.0 && ub >= 0.0 && ub <= 1.0 )

h = ua*sqrt( VCT(1,1)*VCT(1,1) + VCT(2,1)*VCT(2,1) );

end

end

end

global SURF;

global nps;

global dxs;

global CUTBUF;

global flCUTBUF;

global ncbuf;

global dbuf;

global ntooth;

global gysurf;

11 = ibuf-dbuf; if (i1<1)

11 = ncbuf + i1; end

12 = i 1+1;

if (i2>ncbuf) % расчет кругового индекса

12 = 1; end

if (flCUTBUF(i1) == 1 && flCUTBUF(i2) == 1) for it=1:ntooth CRD = CUTBUF(i 1 ,((it-1)*2+ 1):((it-1 )*2+2))';

lab = sqrt( VCT(1,1)*VCT(1,1) + VCT(2,1)*VCT(2,1) ); icrd_1 = int32( CRD(1,1)/dxs )+1; icrd_2 = int32( (CRD(1,1 )+VCT(1,1))/dxs )+1; if ( (icrd_1 >= 1 || icrd_2 >= 1) && (icrd_1 < nps || icrd_2 < nps) ) if ( CRD(2,1) < gysurf || (CRD(2,1 )+VCT(2,1)) < gysurf) if ( icrd_2 < icrd_1 ) di = -1;

icrd_2 = icrd_2 + 1; %исключение поиска в лишних точках поверхности

else di = 1;

icrd_1 = icrd_1 + 1; end

if ( icrd_1 < 1 )

icrd_1 = 1; end

if ( icrd_2 < 1 )

icrd_2 = 1; end

if ( icrd_1 > nps )

icrd_1 = nps; end

if ( icrd_2 > nps ) icrd_2 = nps;

alfa = ( xs - CRD(1,1) )/( VCT(1,1) );

yAB = CRD(2,1) + alfa*VCT(2,1); % ордината предполагаемого нового положения поверхности

if ( yAB < ys ) %материал срезан

SURF(i) = yAB;

end

end

end

end

end

end

end

а2) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 08,4

а3) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 016,7

а4) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 021,7

а5) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 029,4

а,) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 037,4

0,020,0180,0160,0140,0120,010,0080,0060,0040,0020-

1 , , ь —1- 1 1 -'........

б2) Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 08,4

б3) Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 016,7

б5) Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 029,4

б6) Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 037,4

а2) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 05,2

а3) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 08,3

а5) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 027,8

а,) Результаты покомпонентного измерения сил резания при 036,7

б2)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 05,2

б3)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 08,3

б5)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 027,8

б6)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 036,7

Бе-ООБ-

4,Бе-00Б-

З.Бе-ООБ-

Зе-ООБ-

2, Бе-ООБ-

1,5е-00Б-

Бе-006-

ш

Н

■ пни 1

|р|1!'1ЧР'|р*1111Т||||ярррдапг |рр'|»рр ищр ПРИ1 111Ш1т*р|11||,1г 1 I1 "ищ^црпр

2000

4000

6000

6000

10000

12000

14000

а2)Результаты покомпонентного измерения сил резания при 05,3

а3)Результаты покомпонентного измерения сил резания при 08,6

а5)Результаты покомпонентного измерения сил резания при 027,4

^Результаты покомпонентного измерения сил резания при 036,7

б2) Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 05,3

б3)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 08,6

б5)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 027,4

б6)Частотный спектр вибраций в ходе обработки при 036,7

УТВЕРЖДАЮ

11роректор по учебной работе ФГБОУ ВО И PI ШТУ

V

В :

В

Ж г

ч - \ О

мирное В. В. 2019 г.

У

'ti-lrli»»

АКТ

внедрения » учебный процесс результат» диссертационной работы но теме «Обеспечение заданной шероховатости при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых детачей с учетом дисбаланса инстр)метальных наладок»

В рамках подготовки диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук по теме «Обеспечение заданной шероховатости при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых деталей с учетом дисбаланса инструментальных наладок», аспирантом Николаевым А.Ю. были разработаны методические указания для выполнения лабораторных работ «Балансировка инструментальных наладок на машине НЛ1М1 К 11)2002» по курсу «Инструментообеспечепне станков с ЧПУ» для магистрантов направления 15.04.05 «Конструкторе ко-технологнческое обеспечение

машиностроительных производств». Методические указания внедрены в у чебный процесс и применяются для подготовки магистрантов программ «Механообработка деталей на высокопроизводительном оборудовании» н «Обработка и ремонт изделий из композиционных материалов».

Настоящий акг предназначен для предъявления в ВАК Мннобрнау

а\ кн.

Зав. кафедрой

«Технологии и оборудования машиностроительных производств»

Директор института авиамашиностроения и транспорта

Пашков А.Г.

Ахатов Р.Х.